論文

本論文では，直交可変拡散率(OVSF)符号系列を用いたマルチレートSPECTS-光CDMAシステムを提案した．提案するマルチレートシステムでは，伝送速度に応じて拡散符号長を変化させ，符号化後の１チップあたりのスペクトルバンド幅を変化させる．その際，SPECTS-光CDMAの符号化方式に特化したOVSF符号系列を用いて，異なる拡散符号長を持った符号間でも直交性を保つようにすることで，多元接続干渉を抑制できる．さらに，提案システムは，単一レートのSPECTS-光CDMAシステムと比較して，高レートユーザの光ビート雑音の影響を緩和させることができる．理論解析により，提案システムは，伝送速度と受信品質に関するサービスクラスの差別化が可能であり，かつ，単一レートシステムと比較して，高レートユーザのビット誤り率特性を改善できることを示した．

OFDMシステムにおいて偏波ダイバーシチを用いたMIMOシステムが現在注目されているが，偏波ダイバーシチを用いた場合XPDの影響によりシステムのBER特性が大幅に劣化する．そこで本稿では，XPDによる影響を改善するために送信電力制御による偏波ダイバーシチを用いたMIMOシステムを提案する．計算機シミュレーションによる特性評価の結果、提案システムが従来システムと比較して優れた特性を示し提案システムの有効性が示された.

H-ARQ (Hybrid-Automatic Repeat reQuest ) においてCRC (Cyclic Redundancy Check) 符号に基づくBLER (BLock Error Rate) を用いて再送量を 制御する方式を提案した．提案方式では，スループットの値に直接影響するBLERを用いて再送量を選択するため， 各通信環境下において高いスループット特性を獲得するような再送量を選択できる．また，CRC復号結果から獲得できるBLERのみを 用いて再送量を選択するため，従来の再送量制御法である RB-HARQ(Reliability-based HARQ) において必要となる膨大なシミュレ ーションを提案方式は必要としない．計算機シミュレーションによる特性評価を行い，H-ARQの方式であるRCPT (Rate Compatible Punctured Turbo-coded) HARQを適用した提案方式の有効性を示した．

無線センサネットワークにおいて移動型センサに適応した省電力マルチキャスト方式を提案した．提案方式では，隣接ノード間でハローメッセージによる定期的な位置情報の交換を行わず，データ送信時のみ隣接位置情報を交換することにより，エネルギー消費量を低減する．また，提案方式は送信源と各シンク間で経路の構築を行わず，転送端末がエネルギー消費量を最小とする次ホップ端末を選択し送信することをシンクまで繰り返すことによりシンクへデータを送信する．したがって，経路の再構築によるエネルギー消費を回避することができる．計算機シミュレーションにより，省電力に重点を置いたアドホックルーチングプロトコルであるmultiCAST for Multiple Geographicalregion(MgCast) および提案方式におけるエネルギー消費量およびデータパケット到達率を評価し，提案方式の有効性を示す．また，BAMと提案方式におけるエネルギー消費量を評価することにより，提案方式はセンサが固定されている環境においても適応可能であることを示した．

直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を用い，異なる4つのトラフィックを 各ユーザで同時にスケジューリングするパケットスケジューリングアルゴリズムにおいて，各ユーザのトラフィック状況 を考慮し，RT(Real-Time)型トラフィックのTUF(Time-Utility Function)におけるMSTI(Marginal Scheduling Time Interval) の大きさを適応的に変化させる方式を提案した．提案方式では，各ユーザにおけるバッファ管理ブロックにあるNRT(Non Real-Time) 型トラフィックのパケットの個数を考慮し，wwwトラフィック及びemailトラフィックのパケットの個数が0となる場合に，Voice トラフィック及びVideoトラフィックのTUFにおけるMSTIの大きさを，それぞれの許容遅延の値に変えることで，従来方式における TUFのMSTIまでRT型トラフィックの各パケットが基地局で待たされることなく，送信することが可能となる．計算機シミュレーション による特性評価を行なった結果，提案方式は，従来方式と比較し，RT型トラフィックのパケットロス率，およびNRT型トラフィック のwwwトラフィックにおけるスループット特性において優れた特性が得られることを示した． bibitem{c7} Kazuhiko Hasegawa and Iwao Sasase, "A Controlling retransmission size H-ARQ scheme by BLER based on results of CRC decoding ", The 18th IEEE Annual International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC 2007), Athens, Greece, Sept. 2007. vspace*{0.2cm} H-ARQ (Hybrid-Automatic Repeat reQuest ) においてCRC (Cyclic Redundancy Check) 符号に基づくBLER (BLock Error Rate) を用いて再送量を 制御する方式を提案した．提案方式では，スループットの値に直接影響するBLERを用いて再送量を選択するため， 各通信環境下において高いスループット特性を獲得するような再送量を選択できる．また，CRC復号結果から獲得できるBLERのみを 用いて再送量を選択するため，従来の再送量制御法である RB-HARQ(Reliability-based HARQ) において必要となる膨大なシミュレ ーションを提案方式は必要としない．計算機シミュレーションによる特性評価を行い，H-ARQの方式であるRCPT (Rate Compatible Punctured Turbo-coded) HARQを適用した提案方式の有効性を示した．

ハイブリッドSTBC（Space Time Block Code）において検出順序を変更することにより全シンボルを最後のステージ で検出する軟判定繰り返しV-BLAST（Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time）を提案した．ハイブリッド STBCは同時にSTBCシンボルおよびSDM（Space Division Multiplexing）シンボルを送信する方式であるが，従来の V-BLASTを用いた場合，STBCシンボルは他のシンボルによる干渉が大きいV-BLAST初期のステージで検出されるため， BER特性が劣化するという問題があった．提案方式では検出順序を変更して繰り返しV-BLASTを行うことで，干渉を 低減した状態で全てのシンボルを検出するため，BER特性の改善が期待できる．計算機シミュレーションにより特性 評価を行った結果，提案方式は，従来のV-BLASTおよび繰り返しV-BLASTと比較し，優れたBER特性を獲得でき，特に， STBCシンボル特性改善が大きいことを示した．

適応チャネルを用いたOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) におけるフィードバック 量を削減するために，スケジューリング時間およびパケットサイズを固定することより，適応変調におけるビッ トレート差を利用する方式を提案した．従来方式では，全てのサブキャリア情報をフィードバックするため，フ ィードバック間隔に応じてフィードバック量が比例して増加してしまうことや，フィードバック間隔が最小のユ ーザに対してスケジューリング時間を合わせる必要があるため，スケジューラの構成が非常に複雑となってしま う問題があった．提案方式では，パケットサイズを固定することにより，スケジューリング時間とフィードバッ ク間隔をユーザの送信レートにより調整することができるため，必要なサブチャネル情報のみフィードバックす ることができる．計算機シミュレーションにより特性評価を行った結果，提案方式は，従来方式と比較し，スル ープット特性の劣化を最小限に抑えながら，フィードバック量を削減できることを示した．

近年，インターネット上に公開されたサーバに対するサービス拒否(Denial of Service:DoS)攻撃や分散型 サービス拒否(Distributed DoS:DDoS) 攻撃による被害が深刻となっている．DoS攻撃の中でも，最近では HTTPプロトコルのGETメソッドを悪用したGET flood攻撃による被害が発生しており，実際にHTTPサーバが ダウンし，サービスの遅延やサーバの停止といった被害が発生している．ここでは，サーバへ向けられた GETメゾットの正当性を判定し，GET flood攻撃によるGETメゾットを検知する方法を提案した．これは， HTTPクライアントがHTTPサーバへ向けたGET要求のうち，htmlファイルへのGET要求に注目することで，アク セスしたページのサイズと閲覧に要した時間を解析し，共通するアクセス順序に注目する手法，ページ内の 情報量と閲覧時間の相関に注目する手法から構成される．実運用されているWebページに対するGET flood攻撃 を含んだアクセスログを用いて提案方式による攻撃検知率の評価を行なった．

複数アンテナを持つ端末から構成されるMIMOアドホックネットワーク用MACプロ トコル にMIMA-MACがある．MIMA-MACは，周辺端末のアンテナ数や送信要求数 に関わらず，アンテナ数の半数しか データストリームを 送信できないという問題がある．そこで本研究では，MIMA-MACを改良し，常に送信ス トリーム数を最大にする.MACプロトコルを提案した．提案方式は，データ受信端末において 最大2端末からRTSを受信した後に最大送信ストリーム数を決定できるため，隣 接端末中の送信端末数に関わらず，常に送信ストリーム数を最大限に割り当てることができる．また，提案方式ではRTSに最大送信ストリーム数，CTSに各送信端末に対する許容送信ストリーム数を格納することにより，相互のアンテナ 数に関わらず最大ストリーム数で通信を行うことができる．計算機シミュレーションにより，提案方式はMIMA-MACと比較してネットワークスループットを向上でき，1データパケットあたりの制御データ量を低減できることを示した．

昨今、ネットワーク上での攻撃を監視して迅速にセキュリティ対策を図るSOC(Security Operation Center)の構築が進められている。しかし、多数のユーザ端末を支配下に置いて不要な広告メールやトラヒックを多方面から発信するボットネットと呼ばれる攻撃が現れるようになり、個々のSOCだけでは対応しきれない危険な攻撃が急増している。こうしたインシデントをいちはやく検知して、ISP間の効果的な対策を図るために情報共有と高度な解析技術が不可欠となっている。本論文では、より広範囲のネットワークを監視して、ISP-SOC間の連携を促進する広域モニタリングシステムのフレームワークについて検討し、攻撃の検知とその対策を迅速に図るために、多地点ネットワークからのセキュリティログの推移を学習して、今後の攻撃の増減を予測するアルゴリズムを提案した。また、実際に広域モニタリングシステムを実装し、8つのISPに設置したプローブからのログを用いて評価を行い、様々な攻撃の増減を予測できることを確認した。

直交可変拡散率(OVSF)符号系列を用いたマルチレートSPECTS-光 CDMAシステムを提案した．提案するマルチレートシステムでは，伝送速度に応じて拡散符号長を変化させ，符号化後の１チップあたりのスペクトルバンド幅を変化させる．その際，SPECTS-光CDMAの符号化方式に特化したOVSF符号系列を用いて，異なる拡散符号長を持った符号間でも直交性を保つようにすることで，多元接続干渉を抑制できる．さらに，提案システムは，単一レートのSPECTS-光CDMAシステムと比較して，高レートユーザの光ビート雑音の影響を緩和させることができる．理論解析により，提案システムは，伝送速度と受信品質に関するサービスクラスの差別化が可能であり，かつ，単一レートシステムと比較して，レートユーザのビット誤り率特性を改善できることを示した．

従来のMulti-Input Multi-Out を用いたOrthogonal Frequency Division Multiple Access (MIMO-OFDMA)システムにおけるサブキャリアおよび電力割り当て法は、ユーザの公平性を考慮する際に、ユーザのデータレートに比例した割り当てがなされていない。本論文では、全電力が一定の条件下で、各ユーザのデータレートに比例するように、サブキャリアおよび電力割り当ててスループットを最大化 するために、まず、MIMOチャネル行列のSingular Value Decomposition (SVD) を用いてサブキャリアを割り当てた後に、適応的なビットと電力の振り分けを行う。計算機シミュレーションを行った結果、MIMO-OFDMAシステムにおける、ユーザのデータ レートに比例するように、スループットを最大化できることが示された。

モバイル端末がセルラーとアドホックの無線インターフェースを持ち、基地局から各モバイル端末に、時分割で高速データ転送を行う、統合ネットワークにおけるパケットスケジューリングに関して検討を行った。スループット特性の改善を図るために、基地局による伝送チャネル品質とトラヒックに応じたスケジューリングと、モバイル端末を中継端末として選択し２ホップ伝送を行なうことにより、柔軟なデータレート制御が可能となる。結果として、提案方式は、各モバイル端末のトラヒック要求により柔軟に対応でき、無線資源の有効利用を図ることができることが示された。

M対Mの信頼性の高いマルチキャスト通信プロトコルのスケーラビリティを改善する方法として、Group-Aided Multicast protocol (GAM)をベースにし、局所的なグループをベースにして、局所的な誤り状況を考慮して、柔軟に誤り訂正符号と再送要求におけるパラメータを選ぶことにより、誤りと再送用トラヒックを減らす方式を提案し、有効性を明らかにした。

TDOA(Time Difference of Arrival) を用いた際の端末の位置の計算方法としてテイラー級数推定がある．テイラー級数推定は，初めに初期概略位置を与え，逐次計算により各ステップにおいて最小2乗誤差和を与える補正値で概略位置の補正を行い，連立方程式を解く方法である．一方で，第4 世代移動通信システムでは，周波数選択性フェージングの影響を軽減する方法としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) に代表されるマルチキャリア変調方式の採用が検討されている．精度の高い測位を行うためには，マルチパスにおけるの先頭パスを検出しなければならない．マルチパスの先頭パスを検出する方法としてパスサーチ法があるが，パスサーチ法は受信パイロット信号との相関値と背景雑音の比に応じて先頭パスの検出精度が異なる．そこで本論文では受信パイロット信号の相関値と背景雑音の比に応じてテイラー級数推定における各双曲線重みを適応制御することにより測位精度を改善する方式を提案した．

従来の可変符号送信機-固定符号受信機(TTFR)型の二段階時間拡散符号化光CDMAシステムでは、同時伝送ユーザ間の検出タイミングの衝突数が第二光直交符号の重み数以上となった場合、チャネル衝突を避けられず、強いMAIの影響によってビット誤り率特性が著しく劣化する問題がある。本論文では、二段光ハードリミッタを用いたTTFR型二段階時間拡散符号化光CDMAシステムのためのMAI緩和法を提案する。提案方式では、第二光直交符号の各重み位置に互いに異なる強度レベルを割り当て、複数の強度を持ったパルス系列を送信する。受信機では、高レベルの重み位置に対応する光 ハードリミッタにおいて、入力光強度がハードリミッタのしきい値未満である限り、低強度のMAIを効率的に除去できる。従って、提案方式は、一定の強度のパルス系列を 送信する従来方式と比較して、MAIを低減でき、かつユーザ間のチャネル衝突を緩和できる。理論解析の結果、提案方式が、従来方式と比較して、ビット誤り率特性を改善可能なことを示した。

見ず知らずのノードが参加する無線アドホックネットワークにおけるノード認証は,重要な技術であり,各ノードが独自に証明書を発行してリポジトリを管理することで,自身で信頼の輪を構築して相手認証を行う,公開鍵証明書分散管理方式が提案されている.しかし,この方式は,証明書の収集に時間が掛かり,通信量およびメモリ消費量が大きくなるという欠点がある.そこで本論文では,アドホックネットワーク内に,証明書の管理を担当する証明書管理ノードを設けて,そのノードの電波範囲内にいる周囲のノードが発行した公開鍵証明書を,代行管理する方式を提案した.本方式は,証明書の管理を行う証明書管理ノードの選定と,各所に点在するノード間のクラスタリングから構成される.本方式は,証明書の発行や失効されるタイミングで,証明書管理ノードのリポジトリに証明書を,登録もしくは削除するため,証明書の収集 に要する時間を削減でき,失効証明書リストの管理が不要になる.計算機シミュレーションにより,信頼の輪の構築成功率,証明書の管理のために使用するメモリ量,ネットワーク全体での通信量について評価を行い,メモリ量,通信量ともに,従来方式よりも削減できることを示した.